[发明专利]一种来源于羊草的与抗旱相关的关键酶及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，是关于一种与精胺和亚精胺合成有关的调节酶及其编码的基因与应用，尤其是涉及一种源于羊草并与干旱相关的SAMDC家族的关键酶及其编码基因，及该基因在培育抗旱农作物、生态林草及能源植物中的应用。

背景技术

干旱是中国北方常见的自然灾害，是影响植物生长和农作物产量的最主要的环境因子，同时也严重影响了中国北方的草原生态环境。中国每年农作物受旱面积约3-4亿亩，损失粮食500-600亿斤，干旱已成为我国农业生产的严重制约因素。因此，利用转基因技术改良作物的耐旱性，提高农作物和各种经济植物对干旱的适应能力，是当前现代农业技术领域的研究热点，同时也是我国及世界农业亟需解决的重大课题。植物对干旱胁迫的抵抗和忍耐能力称为抗旱性，抗旱性是植物在长期演化过程中形成的对不良环境的适应性。多年来，人们对植物响应干旱胁迫的机制进行了大量研究，积累了丰富的资料。随着分子生物学的发展，人们能够在基因组成、表达调控及信号传导等分子水平上认识植物对干旱的耐逆性机理，为利用基因工程手段改良植物的抗旱性能提供了可靠的理论基础和先进的技术手段。

由于植物抗旱机制的复杂性，利用传统育种方法提高植物的抗旱性十分困难。转基因方法为植物抗旱育种提供了有效途径，但高效抗旱基因的分离和功能验证成为植物抗旱基因工程的瓶颈因素。在精胺和亚精胺合成途径中，SAMDC(硫腺苷甲硫氨酸脱羧酶)是一个关键酶，而精胺和亚精胺与植物的抗旱性密切相关。SAMDC酶活性的提高可导致植物体内精胺和亚精胺含量增加，后者的升高能增强植物对干旱等多种逆境的适应能力。精胺和亚精胺在植物体内还具有调控基因的表达、影响DNA、RNA和蛋白质的生物合成，细胞分裂、分化等多种生物学功能。与此同时，精胺和亚精胺能抑制磷脂双分子层的运动、能提高类囊体膜在受胁迫时的稳定性进而增强植物的抗旱性。当植物受到干旱胁迫时，腐胺含量增加，过量的腐胺转化为精胺、亚精胺，进而通过抑制衰老来提高植物对干旱等逆境的抗性。同时，精胺和亚精胺又可反馈调节腐胺的含量，从而使植物在胁迫后恢复正常的代谢和表型。

因此，通过调控SAMDC的活性进而改变代谢过程中精胺、亚精胺含量，便植物的抗旱性等多种抗逆性得综合改良，将为实施植物抗旱基因工程提供新的选择途径，对提高农作物和经济作物及能源植物的抗旱性具有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种与植物抗旱相关的蛋白。

本发明提供的蛋白是羊草亚精胺和精胺合成途径中的限速酶硫腺苷甲硫氨酸脱羧酶，名称为LcSAMDC1来源于羊草Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.，是如下1)或2)：

1)由序列1所示的氨基酸残基序列组成的蛋白质；

2)将序列1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物多胺合成相关的由1)衍生的蛋白质。

序列表中序列1由392个氨基酸残基组成，自氨基末端第5位-第339位氨基酸残基为SAM_decarbox的保守结构域，自氨基末端第68位-第70位氨基酸残基为酶原剪切位点序列，自氨基末端第247位-第318位氨基酸残基为PEST位点序列。

为了便于LcSAMDC1的纯化，可在由序列1的氨基酸残基序列组成的蛋白质的氨基端或羧基端连接上如表1所示的标签。

表1标签的序列